DE1941979C3 - Zündkerze - Google Patents
ZündkerzeInfo
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
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- H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
- H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
Description
Die Erfindung betrifft eine Lindkerze, mit einer
Mittelelektrode und mit einem Isolator mit durchgehender Axialbohrung zur Aufnahme der Mittelelektrode,
wobei die Mittelelcktrode eine Metallhülse aus einem korrosionsbeständigen Material mit einem Kern aus
einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit und eine Zündspitze aus einem korrosionsbeständigen Material
— wie Iridium, Wolfram, Molybdän, Ruthenium, Rhodium und Legierungen dieser Metalle — mit einem
Schaft und einer Verbreiterung in dem der Metallhülse zugewandten Bereich aufweist.
Eine Zündkerze dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 33 15 113 bekannt, jedoch ergeben sich bei der
Verwendung einer derartigen Zündkerze in der Praxis Schwierigkeiten. Bei der dort beschriebenen Zündkerze
wird nämlich eine Zündspitze verwendet, die zwischen ihren beiden Enden eine ringförmige Verbreiterung
aufweist und in eine mit einer Axialbohrung versehene Metallhülse eingesetzt wird. Dabei stützt sich die
ringförmige Verbreiterung der Zündspitze auf einem entsprechenden Ringflansch der Metallhülse ab, und ein
zylindrisches Teil der Zündspitze steht nach innen vor, während das andere zylindrische Ende als eigentliches
Zündende nach vorn vorsteht und zusammen mit einer Masseelektrode Zündfunken erzeugt. Sobald die Zündspitze
in die Metallhülse eingesetzt ist. wird der verbleibende Hohlraum der Metailhülse mit einem
wärmeleitenden Metall ausgefüllt.
Bei der in der US-PS 33 15 113 beschriebenen
Zündkerze werden als Materialien für den Kern aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit Silber, Kupfer
oder andere gute Wärmeleiter verwendet, während die Zündspitze selbst aus korrosionsfesten Materialien,
wie z. B. Iridium, Wolfram, Molybdän, Ruthenium, Rhodium oder aus Legierungen dieser Metalle, besieht.
Dabei ergibt sich in der Praxis die Schwierigkeit bei der bekannten Zündkerze daraus, daß zwischen dem
Kern aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit und der Zündspitze keine chemische Verbindung stattfindet,
was dazu führt, daß Bewegungen oder Drehungen der Zündspitze innerhalb des Ringflansches der Metallhülse
möglich sind. Aufgrund solcher Bewegungen der Zündspitze können jedoch Zündkerzenfehler auftreten
ίο und die Funktion der Zündkerze beeinträchtigt werden.
Darüber hinaus besteht bei der aus der US-PS 33 15 113 bekannten Zündkerze die Gefahr, daß die
Zündspitze, auch wenn diese selbst aus korrosionsfestem Material besteht, durch den Betrieb in der
ic korrodierenden Atmosphäre der heißen Verbrennungsgase im Laufe der Zeit zumindest geringfügig
korrodiert, so daß Undichtigkeiten im Bereich zwischen der Zündspitze einerseits und der Metallhülse andererseits
auftreten können. Derartige Undichtigkeiten können jedoch bewirken, daß Verbrennungsprodukte
aus der Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine in den Innenraum der Metallhülse eindringen, dort
eine Korrosion des enthaltenen Materials hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kupfer oder Silber,
hervorrufen und damit die Funktionstüchtigkeit der Zündkerze ganz erheblich beeinträch>igen oder sogar
ihren Ausfall bewirf-xn können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze der angegebenen Art zu schaffen, die eine
erhöhte Betriebssicherheit und Standzeit aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das der Zündspitze zugewandte Ende der
Metallhülse geschlossen ist, daß die Verbreiterung der Zündspitze gegen die vom geschlossenen Ende der
J5 Metallhülse gebildete Bodenwand anliegt und daß die
Zündspitze durch eine an die Bodenwand angeschweißte, die Verbreiterung der Zündspitze umfassende Kappe
aus einem korrosionsbeständigen Material gehalten ist. In Weiterbildung der crfindungrgemäßen Zündkerze
•»ο weist die Kappe eine gestufte Axialbohrung auf, die in
ihrem Abschnitt mit dem größten Durchmesser die Verbreiterung der Zündspitze aufnimmt, während der
Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser den Schaft der Zündspitze hindurchtreten läßt.
Die erfindungsgemäße Zündkerze bietet somit den Vorteil, daß eine Korrosion des aus z. B. Kupfer oder
Silber bestehenden Kernes ausgeschlossen ist, denn der Kern aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit ist
von einer vorderseitig abgeschlossenen Metallhülse aus korrosionsbeständigem Material umgeben. Auch für
den Fall, daß die Zündspitze, die mit der Kappe an der Metallhülse befestigt ist, im Laufe der Zeit korrodiert
oder irgendwelche Risse in axialer Richtung bildet, kann keine Verbindung zwischen der Brennkammer einerscits
und dem Material des Kernes andererseits entstehen.
Die erfindungsgemäßc Zündkerze zeichnet sich
weiterhin durch den Vorteil aus, daß die Zündspitze bei der erfindungsgemäßen Zündkerze kurzer ausgebildet
sein kann. Auf diese Weise läßt sich Material einsparen, denn der ins Innere der Zündkerze vorstehende
zylindrische Teil der Zündspitze kann auf diese Weise entfallen, was insofern von Wichtigkeit ist, als die
Zündspitzen üblicherweise aus sehr wertvollen Matcrialien bestehen, bei denen bereits kleine Einsparungen an
Material von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung sind.
Die erfindungsgemäße Zündkerze wird nachstehend
Die erfindungsgemäße Zündkerze wird nachstehend
. anhand der Beschreibung von Ausführungsbejspielen und unter Bezugnahm« auf die Zeichnung näher
erläutert Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße
Zündkerze;
Fig-2 eine Unteransicht der Zündkerze gemäß
Fig. 1;
Fig.3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer mit einer Verbreiterung versehenen
Zündspitze und einer Kappe;
Fig.4 einen Teilschnitt durch den Boden der mit
einem Kern versehenen Metallhülse der Mittelelektrode, die Zündspitze und die Kappe vor dem Anschweißen
der Kappe an die Bodenwand der Metallhülse; und in
F i g. 5 einen der F i g. 4 ähnlichen Teilschnitt, der die Bauelemente Metallhülse, Zündspitze und Kappe in
ihrem zusammengebauten Zustand zeigt.
In Fig.! und 2 ist die neuartige Zündkerze allgemein
mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet Bei der Zündkerze 10 handelt es sich um eine Zündkerze, die in
Brennkraftmaschinen hoher Leistung Verwendung finden soll, beispielsweise bei FIugzeugmo:.j>ren, wo
extrem hohe Korrosionsbedingungen vorliegen. Die Zündkerze 10 weist einen ringförmigen Isolator 11 mit
einer durchgehenden, gestuft ausgebildeten Axialbohrung 12 auf. Die Mittelelektrode 13 ist in dieser
Axialbohrung 12 untergebracht, während den Isolator 11 eine innere Metallhülse 14 und eine äußere
Metallhülse 15 umgeben. Am untersten Ende 17 der Metallhülse 15 erstrecken sich Masseelektroden 16 nach
innen.
Der untere Teil der Mittelelektrode 13 enthält ein keramisches Abdichtmaterial 18, das mit dem oberen
Ende 19 einer ringförmigen Metallhülse 20 in Berührung steht. Die Metallhülse 20 besteht aus einem korrosionsbeständigen
Material, beispielsweise Nickel oder einer Nickellegierung, und weist einen vergrößerten Flansch
21 an ihrem oberen Ende auf. Der Flansch 21 sitzt auf einer Schulter 22 innerhalb der durchgehenden Axialbohriing
12 des Isolators 11. Das obere Ende 19 der Metallhülse 20 ist mit einer Öffnung 23 versehen, die mit
einer Mitlelöffnung 24 in der Metallhülse 20 in Verbindung steht. Eine Elektrode 25 steht aus diesei
Mittelöffnung 24 durch die Öffnung 23 und das keramische Abdichtmaterial 18 nach oben vor. Der
untere Teil der Elektrode 25 steht η,'η einem Kern 26,
der die Mittelöffnung 24 der Metallhülse 20 ausfüllt, in elektrischer Verbindung. Der Kern 26 der Metallhülse
20 kann aus Silber, Kupfer oder einem anderen geeigneten Material hohtr Wärmeleitfähigkeit bestehen.
Die MiKelöffnung 24 der Metallhülse 20 ist nicht durchgehend in der Metallhülse 20 ausgebildet, vielmehr
erkennt man eine Bodenwand 27. die das untere Ende der Metallhülse 20 verschließt. Die korrosionsbeständige
Wand 27 schützt den Kern 26 aus Silber oder Kupfer gegenüber stark korrosiven Gasen, die in der Verbrennungskammer
von Brennkraftmaschinen vorhanden sind. Die Bodenwand 27 soll jedoch ausreichend dünn
sein, um einen guten Wärmeübergang von einer daran befestigten Zündspitze 28 durch die Bodenwand 27 auf
den Kern 26 zu ermöglichen.
Die Zündspitze 28 besteht aus einem kurzen Drahtstück, das koaxial mit dem unteren Ende der
Metallhülse 20 ausgerichtet und an diesem befestigt ist. Die Befestigung der Zündspitze 28 erfolgt dabei mit
einer Kappe 29. Das Cl'-erteil der Mittelelektrode 13
weist eine leitende Abdichtung 30 in elektrischer Verbindung mit der Elektrode 25, einen Widerstand 31,
eine Feder 32 sowie einen Anschlußstift 33 auf, der mit dem Isolator 11 in Gewindeeingriff steht.
In den Fig.3 bis 5 sind die Zündspitze 28 und die Kappe 29 im einzelnen dargestellt. Die Zündspitze 28 besteht aus einem kurzen zylindrischen Drahtstück und weist einen Schaft 34, ein Zündende 35 und eine Verbreiterung 36 auf. Bei dieser Konstruktion kann die
In den Fig.3 bis 5 sind die Zündspitze 28 und die Kappe 29 im einzelnen dargestellt. Die Zündspitze 28 besteht aus einem kurzen zylindrischen Drahtstück und weist einen Schaft 34, ein Zündende 35 und eine Verbreiterung 36 auf. Bei dieser Konstruktion kann die
ίο Zündspitze 28 aus einem sehr teueren Metall bestehen,
beispielsweise Iridium, wobei man nur kleine Mengen dieses Metalls verwendet und einen vernachlässigbaren
Metallverbrauch hat.
Die Kappe 29 besteht aus einem kurzen, zylindrisch ausgebildeten Metallstück mit einer gestuften Axialbohrung
37. Die Kappe 29 besteht aus dem gleichen Material wie die ringförmige Metallhülse 20 oder einem
anderen korrosionsbeständigen Metall, so daß man die Kappe 29 leicht anschweißen kann. Die gestufte
Axialbohrung 37 besitzt in ihrem Ahschnitt 38 einen
größeren Durchmesser zur Aufnahme der Verbreiterung 36 der Zündspitze 28 sowie einen Abschnitt 39 mit
kleinerem Durchmesser, der gerade groß genug ist, um den Schaft 34 der Zündspitze 28 hindurchtreien zu
2r> lassen. Die Anordnung des unteren Teiles der
Mittelelcktrode 13 wird durch das Einsetzen der Zündspitze 28 in die gestufte Axialbohrung 37 der
Kappe 29 vervollständigt, wobei sich die Verbreiterung 36 der Zündspitze 28 im Abschnitt 3*1 mit größerem
Durchmesser befindet und das Zündende 35 der Zündspitze 28 aus der Kappe 29 vorsteht. Die Kappe 29
selbst ist bei 40 an das untere Ende der Metallhülse 20 an der Bodenwand 27 angeschweißt. Die Mittelelektrode
13 wird dann in die gestufte, durchgehende Axialboh-
J5 run,j 12, die sich durch den Isolator 11 erstreckt,
eingesetzt.
Wenn die Zündspitze 28 aus einem Metall, wie z. B. Iridium, Wolfram, Molybdän, Ruthenium, Rhodium und
Legierungen dieser Metalle besteht, so können bei der Herstellung der Verbreiterung 36 gegebenenfalls
Schwierigkeiten auftreten. Diese Metalle sind einerseits unstreckbar und können nicht kalt verarbeitet werden,
andererseits können beim Erhitzen derartiger Metalle Rekristallisationen auftreten, die dazu führen, daß diese
Metalle brüchig werden. Die Temperatur, bei der ein Metall aus dieser Gruppe rekristallisiert, ändert sich mit
dem Zeitintervall, während dem das Metall eine erhöhte Temperatur besitzt, wobei die Rekristallisationstemperatur
mit zunehmender Zeit abnimmt. Obwohl Iridium beispielsweise bei langzeitiger Erhitzung normalerweise
bei 982°C rekristallisiert, hat sich herausgestellt, daß die Temperatur bei Iridium auf ungefähr 10930C ohne
wesentliche Rekristallisation erhöht werden kann, wenn üie Zeit der hohen Temperatur, der das Material
ausgesetzt ist, nur in der Größeno-dnung von Bruchteilen einer Sekunde liegt. Unter Berücksichtigung
dieser Zusammenhänge kann eine Zündspitze 28 der angegebenen Art mit einer entsprechenden
Verbreiterung 3€ versehen werden, wenn man eine
M) Vorrichtung verwendet, wie sie beispielsweise in der eingangs genannten US-PS 33 15 113 beschrieben ist.
Auch wenn die Rekristallisation keine Probleme aufwirft, beispielsweise bei Platin oder Platinlegierungen,
können die Verbreiterungen der Zündspitze auf diese Weise hergestellt und bei der vorstehend
beschriebenen Zündkerze zum Einsatz gebracht werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Zündkerze, mit einer Mittelelektrode und mit
einem isolator mit durchgehender Axialbohrung zur Aufnahme der Mittelelektrode, wobei die Mittelelektrode
eine Metallhülse aus einem korrosionsbeständigen Material mit einem Kern aus einem
Material hoher Wärmeleitfähigkeit und eine Zündspitze aus einem korrosionsbeständigen Material —
wie Iridium, Wolfram, Molybdän, Ruthenium, Rhodium und Legierungen dieser Metalle — mit einem
Schaft und einer Verbreiterung in dem der Metallhülse zugewandten Bereich aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß das der Zündspitze (28) zugewandte Ende (27) der Metallhülse
(20) geschlossen ist, daß die Verbreiterung (36) der Zündspitze (28) gegen die vom geschlossenen Ende
(27) der Metallhülse (20) gebildete Bodenwand (27) anliegt und daß die Zündspitze (28) durch eine an die
Bodenwöiii (27) angeschweißte (40), die Verbreitepj.ng
(36) der Zündspitze (28) umfassende Kappe (29) aus einem korrosionsbeständigen Material gehalten
ist.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (29) eine gestufte Axialbohrung
(37) aufweist, die in ihrem Abschnitt (38) mit dem größeren Durchmesser die Verbreiterung (36)
der Zündspitze (28) aufnimmt, während der Abschnitt (39) mit dem kleineren Durchmesser den
Schaft (34) der Zündspitze (28) hindurchtreien läßt.
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